Assurer le succès du premier coup dans la conception CEM des PCB

En tant que plate-forme pour les composants dont les applications peuvent être bien mises en œuvre dans les produits électroniques, les PCB (cartes de circuits imprimés) jouent un rôle clé en tant que connexion électrique entre les composants et constituent la base des appareils ou équipements électroniques. Par conséquent, ses performances et sa qualité mènent directement à celles des produits électroniques. Parallèlement au développement rapide de la technologie microélectronique, de nombreux produits électroniques ont tendance à fonctionner ensemble, de sorte que les interférences entre eux augmentent de plus en plus. De plus, l'augmentation de la densité des PCB conduit au fait que la qualité de la conception des PCB joue un rôle essentiel dans la détermination de l'étendue des interférences et de la résistance aux interférences. Par conséquent, outre la sélection des composants et la conception du circuit, une disposition et un routage des composants excellents contribuent également à la conception de la CEM (compatibilité électromagnétique) du PCB si le circuit est nécessaire pour capturer des performances optimales.

EMC fait référence à la capacité d'un appareil ou d'un système qu'ils sont capables de fonctionner normalement dans un environnement électromagnétique tout en refusant de générer des interférences électromagnétiques inacceptables pour les appareils ou les systèmes ambiants. Les interférences électromagnétiques se forment pour de multiples raisons principalement résumées dans une fréquence de travail extraordinairement élevée ou une disposition ou un routage inacceptable. Dans le contexte des hautes fréquences radio (RF) inévitables, les concepteurs doivent se concentrer sur la disposition des composants, le routage, l'alimentation et la conception de la mise à la terre lors de la mise en œuvre de la conception des circuits imprimés dans un souci d'EMC. De plus, pour les PCB avec un nombre différent de couches, différents éléments de conception doivent être pris en compte pour obtenir des performances optimales.

Source d'interférence

• Courant en mode différentiel et courant en mode commun

un. Transmission en mode différentiel et transmission en mode commun

Tout circuit contient un courant en mode commun (CM) et un courant en mode différentiel (DM). Les deux décident de l'étendue de la transmission RF. En fait, une énorme extinction existe entre eux. Lorsque quelques fils ou traces et une source de retour de référence sont donnés, l'un ou l'autre type de courant sera disponible. De manière générale, les signaux DM transportent des données ou des informations utiles. Le mode commun, cependant, cause le plus de problèmes à EMC en tant qu'effet négatif du courant DM. La transmission DM est généralement définie comme une transmission de ligne à ligne, tandis que la transmission CM est généralement définie comme une transmission de ligne à terre. L'intensité maximale du champ généré par la boucle fermée peut être déterminée par la formule . E fait référence à l'intensité maximale du champ (μV/m); r fait référence à la distance entre la boucle fermée et l'antenne de mesure (m); f fait référence à la fréquence (MHz); Je_s fait référence au courant (mA); A fait référence à la surface de la boucle (cm²).

Sur la base de la formule ci-dessus, il est clairement indiqué que l'intensité du champ est directement proportionnelle à la surface de la boucle. Pour réduire le niveau de transmission DM (TL), la zone de boucle doit être réduite en dehors de la réduction du courant source.

Le rayonnement CM résultant d'une chute de tension entraîne une tension de mise à la terre partielle supérieure à celle de la terre de référence. Le câble connecté au système de mise à la terre influent est considéré comme une antenne qui est un composant du rayonnement CM. Le composant de champ lointain peut être représenté par une formule , K fait référence au coefficient de transmission ; I fait référence au courant CM (A); l fait référence à la longueur du câble (m) ; f fait référence à la fréquence de transmission (MHz); r fait référence à la distance (m).

Cette formule indique clairement que l'intensité du champ est directement proportionnelle à la longueur du câble. La réduction de la transmission CM dépend de la diminution du courant CM et de la réduction de la longueur du câble.

b. Conversion entre CM et DM

DM et CM peuvent être mutuellement convertis lorsque deux lignes de signal d'impédance différente sont disponibles. L'impédance est principalement déterminée par des conducteurs ou un condensateur et une inductance en forme de peigne qui sont corrélés avec le traçage physique. Pour le traçage de la majorité des PCB, la capacité et l'inductance parasites doivent être bien contrôlées au minimum afin d'éviter la génération de CM et de DM. Par conséquent, les circuits sensibles à l'environnement doivent atteindre l'équilibre par une certaine méthode afin que les conducteurs ou la capacité en forme de peigne de chaque conducteur soient équivalents à la capacité parasite.

c. Méthode générale d'arrêt des interférences CM et DM

La directive fondamentale pour arrêter le courant CM et DM et les interférences RF réside dans le décalage de capacité de courant ou la minimisation de la capacité de courant. Lorsque le courant circule dans les traces, des lignes de force magnétiques sont générées, entraînant l'apparition d'un champ électrique. Les deux champs sont capables de rayonner de l'énergie RF. Si les lignes de force magnétiques sont décalées ou réduites au minimum, l'énergie RF n'existera plus, ce qui arrêtera finalement les interférences. Les mesures ou règles spécifiques auxquelles il est possible de se conformer seront abordées dans la dernière partie de cet article.

• Diaphonie

En tant qu'élément crucial de la conception des PCB, la diaphonie doit être soigneusement prise en compte dans chaque maillon de l'ensemble du processus. La diaphonie fait référence à un couplage électromagnétique indésirable entre des pistes, des fils, des faisceaux de câbles, des composants ou d'autres composants électroniques qui ont tendance à être influencés par des interférences électromagnétiques.

En tant qu'approche de transmission EMI (interférence électromagnétique) de premier plan, la diaphonie a tendance à provoquer des interférences entre les traces. La diaphonie peut être classée en couplage capacitif et couplage inductif. Le premier dérive généralement du fait que la trace est située sur d'autres traces ou plan de référence. Ce dernier dérive généralement de traces physiquement proches les unes des autres. En ce qui concerne les traces parallèles, la diaphonie comporte deux modes :avant et arrière. Pour les PCB, la diaphonie arrière est plus intéressante à considérer que la diaphonie directe. Dans les circuits, plus l'impédance est grande entre la puissance et les traces brouillées, plus le niveau de diaphonie sera élevé. La diaphonie d'inductance peut être contrôlée en ajoutant une distance bord à bord entre les traces et les lignes ou conducteurs de transmission ou en minimisant la distance entre les traces et le plan de référence.

• Analyse du spectre du signal numérique

un. Signaux numériques

L'attribut des signaux numériques est une onde carrée et les signaux d'onde carrée sont composés d'une onde fondamentale et de nombreux sinus harmoniques. La transformée de Fourier peut être appliquée pour capturer la forme d'onde de la gamme de fréquences des signaux numériques. Par conséquent, plus la période de répétition des impulsions est courte, plus sa fréquence de répétition sera élevée, de même que la fréquence harmonique. Théoriquement, le temps de montée de l'onde carrée est nul de sorte que le contenu harmonique est infini. Cependant, il s'agit d'une forme d'onde trapézoïdale avec à la fois un front montant et un front descendant.

b. Conversion du domaine temporel et du domaine fréquentiel des impulsions (transformée de Fourier)

La transformée de Fourier conduit à décomposer l'impulsion rectangulaire en ondes cosinus ou sinusoïdales, conformément à la formule . Dans cette équation, AD_n fait référence à l'amplitude de chaque forme d'onde cosinus ; n fait référence au nombre d'ondes harmoniques ; w fait référence à la fréquence angulaire.

• Découplage et mise à la terre

un. Conception de découplage

Composé d'une inductance et d'un condensateur, le filtre passe-bas est capable de filtrer les signaux d'interférence à haute fréquence. L'inductance parasite sur les lignes ralentira l'alimentation électrique de sorte que le courant de sortie des dispositifs d'entraînement diminuera. Le placement approprié du condensateur de découplage et l'application de la fonction de stockage d'énergie de l'inductance et du condensateur permettent de fournir du courant aux appareils au moment de la mise sous tension et hors tension. Dans une boucle CC, le changement de charge engendrera un bruit de puissance. La configuration du condensateur de découplage peut empêcher la génération de bruit due au changement de charge.

b. Conception de mise à la terre

Pour les appareils électroniques, la mise à la terre est une méthode cruciale pour contrôler les interférences. Si la mise à la terre est correctement combinée avec des mesures de blindage, la plupart des problèmes d'interférence seront résolus.

• Disposition et routage des composants

La disposition du circuit détermine directement l'étendue des interférences électromagnétiques et l'intensité de la résistance aux interférences. Une disposition appropriée augmente non seulement l'efficacité du circuit, mais améliore également la CEM de l'ensemble du système. Plus la fréquence de travail du circuit unitaire est élevée, plus la vitesse sera élevée et plus le spectre du signal se diversifiera. Par conséquent, plus la proportion de composante haute fréquence est élevée, plus les interférences seront fortes. Du point de vue de la fréquence, vient d'abord le circuit haute fréquence, puis le circuit moyenne fréquence et enfin le circuit basse fréquence. Du point de vue de la vitesse logique, cependant, vient d'abord le circuit à grande vitesse, puis le circuit à moyenne vitesse et enfin le circuit à basse vitesse. Conformément à cette théorie, la disposition du circuit doit être implémentée conformément à la conception suivante.

Outre la classification selon la fréquence ou la vitesse, la fonction et le type peuvent également être utilisés comme norme de classification. Les mesures détaillées à prendre seront discutées dans la suite de cet article prochainement. Continuez à lire et vous les obtiendrez en détail.

Règles de conception de PCB pour EMC

Étant donné que les sources d'interférence appelant à des dommages aux performances CEM des circuits ont été creusées, les règles de conception correspondantes pour les préoccupations CEM doivent être élaborées en tenant compte de ces sources. Voici les règles de conception de PCB pour réussir la CEM.

• Disposition des surfaces

un. La taille du PCB doit être prise en compte. Lorsqu'il s'agit de cartes de taille extraordinairement grande, le traçage doit aller très loin avec une impédance accrue, une résistance au bruit réduite et des coûts de fabrication en hausse. Lorsqu'il s'agit de cartes de taille extrêmement petite, des problèmes de dissipation thermique seront causés et une diaphonie aura tendance à se produire entre les pistes adjacentes. La taille recommandée du circuit imprimé est une forme rectangulaire avec un rapport entre la longueur et la largeur de 3:2 ou 4:3. De plus, lorsque la taille du panneau dépasse 200 mm * 150 mm, l'intensité mécanique retirée par le panneau doit être prise en compte. Ainsi, il est très important que vous connaissiez la limite de votre fabricant de PCB sur la dimension de la carte. Par exemple, PCBCart peut imprimer des circuits imprimés en min 6*6mm et max 600*700mm. Vérifiez ses capacités de fabrication de circuits imprimés personnalisés pour plus de détails.

b. Le partitionnement doit être soigneusement pris en compte pour la conception de la disposition des composants. Les circuits numériques, les circuits analogiques et la source de bruit doivent être placés indépendamment sur la carte et le circuit haute fréquence doit être isolé du circuit basse fréquence. De plus, une attention particulière doit être portée à la distribution des composants avec des signaux forts et faibles et au problème de sens de transmission du signal.

c. La disposition doit être centrée sur le composant principal de chaque circuit de fonction pour garantir que le composant soit positionné de manière précise et compacte dans la même direction. Pour empêcher la formation de couplage entre les signaux, les composants facilement influencés par les interférences ne doivent pas être positionnés à proximité.

ré. Les composants à signal sensible doivent être éloignés de l'alimentation et des appareils à haute puissance et les lignes à signal sensible ne doivent jamais traverser des appareils à haute puissance. Les composants thermosensibles doivent être placés loin des dispositifs thermiques, tandis que les composants sensibles à la température doivent être placés dans la zone à la température la plus basse.

e. La distance doit être agrandie entre les composants avec une différence de potentiel élevée afin d'éviter la possibilité d'apparition d'un court-circuit. De plus, les composants haute puissance doivent essayer d'être disposés à des endroits inaccessibles au toucher lors des tests et passer par une protection d'isolation.

F. Un trou traversant apportera une capacité distribuée de 0,5 pF, donc une réduction des trous traversants est bénéfique pour l'amélioration de la vitesse de fonctionnement.

• Disposition des composants

un. Par rapport aux composants discrets, les composants IC doivent être sélectionnés en priorité en raison de leurs avantages d'un excellent conditionnement, de moins de joints de soudure et d'un faible taux de défaillance. De plus, les appareils avec une pente de signal relativement lente doivent être sélectionnés afin que les sections à haute fréquence générées par les signaux puissent être réduites. L'application d'appareils à montage en surface peut réduire la longueur de traçage avec une impédance réduite et une CEM améliorée.

b. Les composants doivent être positionnés en fonction de la même classification. Les composants incompatibles doivent être placés indépendamment pour s'assurer qu'ils n'interféreront pas les uns avec les autres dans l'espace.

c. Les composants de plus de 15g ne doivent pas passer par la soudure tant qu'ils n'ont pas été fixés par support. Les composants à la fois volumineux et lourds et générant beaucoup de chaleur ne doivent pas être assemblés à bord ; au lieu de cela, ils doivent être assemblés sur le panneau inférieur de la boîte finie. De plus, la dissipation thermique doit être garantie et les composants thermosensibles doivent être éloignés des composants générant de la chaleur.

ré. En ce qui concerne les composants réglables tels que le potentiomètre, la bobine d'inductance réglable, le condensateur variable et le micro-interrupteur, les exigences structurelles de l'ensemble du système doivent être prises en compte. Ces composants doivent être placés sur la carte de circuit imprimé si un ajustement interne est requis, tandis qu'ils doivent être à des endroits compatibles avec la carte de la machine si un ajustement externe est requis.

• Conception de routage

La règle générale de routage se conforme à la séquence suivante :

En dehors de cette règle générale de routage, certains détails ne doivent jamais être ignorés :

un. Pour minimiser les interférences de rayonnement, les PCB multicouches doivent être captés avec des couches internes définies comme étant le plan d'alimentation et le plan de masse afin que l'impédance du circuit d'alimentation puisse être réduite et que le bruit d'impédance publique puisse être arrêté avec un plan de mise à la terre uniforme à générer pour les lignes de signal. Il joue un rôle clé dans l'arrêt du rayonnement en améliorant la capacité distribuée entre les lignes de signal et le plan de mise à la terre. D'autres notes de conception pour les PCB multicouches sont décrites dans la section Couche PCB et conception CEM ci-dessous.

b. Une faible impédance doit être maintenue sur les signaux haute fréquence par les lignes électriques, les lignes de mise à la terre et les traces sur la carte de circuit imprimé. Lorsque la fréquence est maintenue si élevée, les lignes électriques, les lignes de mise à la terre et les traces de circuits imprimés deviennent toutes de petites antennes responsables de la réception et de la transmission des interférences. Pour vaincre de telles interférences, par rapport à l'ajout de condensateurs de filtrage, il est plus important de réduire l'impédance haute fréquence détenue par les lignes électriques, les lignes de mise à la terre et les pistes de circuits imprimés. Par conséquent, les traces sur le circuit imprimé doivent être courtes et épaisses et disposées uniformément.

c. Les lignes électriques, les lignes de mise à la terre et les traces imprimées doivent être disposées de manière appropriée afin qu'elles puissent être courtes et droites afin de minimiser la zone de boucle formée par les lignes de signal et les lignes de retour.
d. Le générateur d'horloge doit être aussi proche que possible des dispositifs d'horloge.
e. La coque de l'oscillateur à quartz doit être connectée à la terre.
f. Le domaine d'horloge doit être entouré de lignes de mise à la terre et les lignes d'horloge doivent être aussi courtes que possible.
g. Des lignes brisées avec un angle de 45° au lieu de 90° doivent être appliquées pour la carte de circuit imprimé afin de réduire la transmission et le couplage des signaux haute fréquence.
h. La connexion à point unique avec alimentation et la connexion à point unique avec terre doivent être appliquées sur les circuits imprimés à une seule couche et les circuits imprimés à double couche. Les lignes électriques et les lignes de mise à la terre doivent être aussi épaisses que possible.
i. Le circuit de commande d'E/S doit être proche des connecteurs au bord de la carte de circuit imprimé.
j. Les lignes clés doivent essayer d'être épaisses et un sol de protection doit être ajouté des deux côtés. Les lignes à grande vitesse doivent être courtes et droites.
k. Les broches des composants doivent être aussi courtes que possible, ce qui fonctionne particulièrement pour les condensateurs de découplage utilisant des condensateurs de montage sans broches.
l. En ce qui concerne les composants A/N, les lignes de mise à la terre dans la section numérique et la section analogique ne doivent pas être croisées.
m. Les signaux d'horloge, de bus et de sélection de puce doivent être éloignés des lignes d'E/S et des connecteurs.
n. Les lignes d'entrée de tension analogique, la borne de tension de référence doivent être éloignées des lignes de signal du circuit numérique, en particulier de l'horloge.
o. L'interférence est plus faible lorsque les lignes d'horloge sont verticales aux lignes d'E/S que parallèles aux lignes d'E/S. De plus, les broches des composants d'horloge doivent être éloignées des câbles d'E/S.
p. Le traçage ne doit jamais être disposé sous un cristal de quartz ou des appareils sensibles au bruit.
q. La boucle de courant ne doit jamais être générée autour de circuits à faible signal ou de circuits à basse fréquence.
r. Aucun signal ne devrait générer de boucle. Si une boucle doit être aménagée, elle doit être aussi petite que possible.

• Routage des traces

un. La mise en page parallèle doit être effectuée sur des signaux de courant avec la même sortie mais des directions opposées pour éliminer les interférences magnétiques.
b. La discontinuité des fils imprimés doit être réduite au maximum. par exemple. la largeur du pas ne doit pas subir de changement soudain avec un coin du pas supérieur à 90°.
c. Les EMI ont tendance à être principalement générées par les lignes de signal d'horloge et les lignes de signal d'horloge doivent être proches de la boucle de mise à la terre lors du processus de routage.
d. Le chauffeur de bus doit être à côté du bus à conduire. En ce qui concerne les fils éloignés des PCB, les pilotes doivent être placés à côté des connecteurs.
e. Étant donné que les lignes de signal des fils d'horloge, du pilote de ligne ou des pilotes de bus transportent généralement un courant transitoire important, les fils imprimés doivent être aussi courts que possible. Pour les composants discrets, la largeur du fil imprimé peut atteindre environ 1,5 mm. Pour les circuits intégrés, cependant, la largeur des fils imprimés doit être comprise entre 0,2 mm et 1,0 mm.
f. Une feuille de cuivre de grande surface doit être évitée autour d'appareils thermiques ou de câbles traversés par un courant important, sinon des problèmes tels que le gonflement ou la chute de la feuille de cuivre pourraient survenir si les produits restent dans un environnement thermique pendant une longue période. Si une feuille de cuivre de grande surface doit être utilisée, il est préférable de tirer parti de la grille, qui est bénéfique pour éliminer les fuites de gaz générées en raison de l'adhérence thermique entre la feuille de cuivre et le substrat.
g. L'ouverture via au centre du tampon doit être convenablement plus grande que celle des broches des composants. La soudure à sec a tendance à être générée si les pastilles sont trop grandes.

• Conception d'alimentation

Une conception d'alimentation inappropriée entraîne une génération de bruit importante, ce qui finit par réduire les performances des produits. Deux facteurs principaux sont à l'origine d'une alimentation instable :
#1 :dans l'état de commutation à grande vitesse, le courant d'échange transitoire est trop important ;
#2 :une inductance existe au retour du courant.

Par conséquent, l'intégrité de l'alimentation doit être pleinement prise en compte dans la conception des PCB, à part cela, les règles suivantes doivent également être respectées.

un. Conception de filtrage de découplage de puissance

Le pontage d'un condensateur de découplage avec une capacité de 0,01 μF à 0,1 μF à deux bornes de l'alimentation de la puce IC peut réduire considérablement le bruit et le courant de surtension sur toute la carte. Lorsque la compensation de courant est remplie, plus la capacité de découplage est faible, mieux c'est. Les condensateurs de montage doivent être utilisés de manière optimale en raison de leur faible inductance de plomb.

La méthode la plus efficace pour filtrer l'alimentation réside dans la disposition du filtre sur le fil d'alimentation CA. Pour empêcher les fils de se coupler mutuellement ou de se produire en boucle, les lignes d'entrée et de sortie du filtre doivent être dirigées des deux côtés de la carte de circuit imprimé et les fils doivent être aussi courts que possible.

b. Conception de protection de l'alimentation

La conception de la protection de l'alimentation couvre la protection contre les surintensités, l'alarme de manque de tension, le démarrage progressif et la protection contre les surtensions. La protection contre les surintensités peut être obtenue dans la section de puissance du circuit imprimé grâce à l'application d'un fusible. Pour empêcher le fusible d'affecter d'autres modules en cours de fusion, la tension d'entrée doit également être conçue pour maintenir la capacité. Pour empêcher les surtensions d'endommager accidentellement les composants, un potentiel égal doit être établi via des dispositifs de protection tels qu'un tube à décharge et une varistance entre la ligne de distribution et le potentiel de terre pour assurer la protection contre les surtensions.

• Conception du sol

Pour un appareil de potentiel équivalent avec un point de base de potentiel électrique, les fils de terre présentent un potentiel inconstant. Des distinctions relativement importantes peuvent être observées lors de l'utilisation d'un multimètre pour mesurer le potentiel entre les points sur les fils de terre, ce qui finira par provoquer des erreurs lorsque le circuit fonctionne.

La principale raison des EMI par les fils de terre réside dans l'impédance des fils de terre. Lorsque le courant circule dans les fils de terre, une tension est générée, qui est en fait un bruit de terre. Sous la commande d'une telle tension, un courant de boucle sur les fils de terre sera provoqué, ce qui génère ensuite une interférence de boucle de terre. Si deux circuits utilisent couramment le même fil de terre, un couplage d'impédance publique aura lieu.

Les solutions pour les interférences de boucle de masse comprennent la coupure de boucle de masse, l'ajout d'impédance de boucle de masse et l'application d'un circuit équilibré. Les méthodes pour vaincre le couplage d'impédance publique résident dans la réduction d'impédance sur le fil de terre public ou la mise à la terre parallèle à point unique. Les règles spécifiques en termes de conception de fil de terre sont les suivantes.

un. Séparation entre masse numérique et masse analogique

Si des circuits analogiques et des circuits linéaires sont disponibles sur le circuit imprimé, ils doivent être isolés les uns des autres. Les circuits basse fréquence devraient dépendre davantage d'une mise à la terre parallèle à un seul point. Lorsque des problèmes surviennent dans le processus de routage pratique, la mise à la terre en série peut être partiellement mise en œuvre avant la mise à la terre en parallèle. Les circuits haute fréquence ont tendance à dépendre de la mise à la terre en série multipoint et les fils de mise à la terre doivent être courts et épais. Une feuille de cuivre en forme de grille doit être appliquée massivement autour des composants haute fréquence.

b. Les fils de terre doivent être aussi épais que possible

Les fils de mise à la terre doivent être aussi épais que possible afin qu'un courant deux fois supérieur au courant autorisé du circuit imprimé puisse passer pour augmenter la résistance au bruit. Si la coulée de cuivre est appliquée pour fabriquer des fils de terre, le cuivre mort doit être évité. De plus, le cuivre avec des fonctions similaires doit être connecté les uns aux autres par des fils épais afin que la qualité des fils de terre puisse être assurée avec une réduction du bruit.

c. Circuit en boucle fermée formé par des fils de terre

Pour les circuits imprimés contenant uniquement des circuits numériques, la capacité de résistance au bruit peut être augmentée en concevant un circuit de mise à la terre en boucle circulaire.

Couche PCB et conception EMC

• Nombre de couches PCB approprié

En termes de nombre de couches, PCB simple couche, PCB double couche et PCB multicouche.

un. Les circuits imprimés monocouche et les circuits imprimés double couche sont applicables pour le routage à moyenne/basse densité ou les circuits à faible intégrité. Sur la base des problèmes de coût de fabrication, la plupart des produits électroniques grand public dépendent de PCB monocouche ou de PCB double couche. Néanmoins, les deux génèrent beaucoup d'EMI en raison des défauts de leurs structures et ils sont également sensibles aux interférences externes.

b. Les PCB multicouches ont tendance à être davantage appliqués dans le routage à haute densité et les circuits à puce à haute intégrité. Par conséquent, lorsque la fréquence du signal est élevée avec des composants électroniques distribués en haute densité, au moins des PCB à 4 couches doivent être sélectionnés. Dans la conception de circuits imprimés multicouches, le plan d'alimentation et le plan de masse doivent être spécifiquement disposés avec une distance réduite entre les lignes de signal et les lignes de masse. En conséquence, la zone de boucle de tous les signaux peut être magnifiquement réduite. Du point de vue de la CEM, les PCB multicouches sont capables de réduire efficacement le rayonnement et d'améliorer la capacité anti-interférence.

• Conception de circuits imprimés à une seule couche

Les PCB monocouches fonctionnent généralement à une basse fréquence de plusieurs centaines de KHz car de nombreuses conditions de conception à haute fréquence sont limitées en raison des limites de basse fréquence telles que l'absence de retour de circuit RF et les conditions de contrôle requises par une fermeture complète, un effet de peau de ligne évident ou problèmes inévitables d'antenne magnétique et de boucle. Par conséquent, les PCB monocouches ont tendance à être sensibles aux interférences RF telles que l'électricité statique, les impulsions rapides, les radiations ou les RF conduites. Dans la conception de circuits imprimés à une seule couche, l'intégrité du signal et l'adaptation des bornes ne sont pas prises en compte. Vient d'abord la conception des fils d'alimentation et de terre, puis la conception des signaux à haut risque qui doivent être placés à côté du fil de terre. Plus c'est proche, mieux c'est. Vient enfin le design des autres lignes. Les mesures de conception spécifiques comprennent :
a. Les fils d'alimentation et de mise à la terre doivent être assurés de passer le long des points de mise à la terre du boîtier d'alimentation dans le réseau de signaux du circuit principal.
b. Les traces doivent être acheminées en fonction des sous-fonctions et les exigences de conception doivent être prises en compte de manière critique sur les composants sensibles et les bornes et connecteurs d'E/S correspondants.
c. Tous les composants du réseau de signaux critiques doivent être placés de manière adjacente.
d. Lorsque les PCB nécessitent plusieurs points de mise à la terre, assurez-vous que ces points sont mutuellement connectés les uns aux autres et incluent la conception de la méthode de connexion.
e. Pour le routage d'autres lignes, les lignes avec une capacité de résistance RF plus élevée doivent utiliser la méthode de conception du mini-passage avec un chemin de retour RF dégagé.

• Conception de circuits imprimés double/multicouche

un. Le plan d'alimentation clé doit être disposé à côté du plan de masse correspondant avec la capacité de couplage générée. Coopérant avec le condensateur de découplage PCB, le plan d'alimentation clé est bénéfique pour la réduction d'impédance sur le plan d'alimentation avec un excellent effet de filtrage acquis.

b. Les signaux clés sur les plans adjacents ne sont pas autorisés à traverser la zone de division pour arrêter l'élargissement de la boucle de signal, pour diminuer le rayonnement intense et réduire la sensibilité aux interférences.

c. Les signaux clés tels que les signaux d'horloge, les signaux haute fréquence et les signaux haute vitesse nécessitent un plan de masse adjacent. Par exemple, le plan de signal adjacent au plan de masse peut être considéré comme un plan optimal pour le routage du signal afin que la zone de boucle de signal et le rayonnement de blindage puissent être réduits.

ré. Le plan de puissance doit être plus petit que le plan de masse, généralement en raison de la conformation à la règle 20H.

La conception CEM des PCB découle de la complexité des techniques, des connaissances et de l'expérience. Toutes les règles de conception répertoriées dans cet article visent à fournir des directives fondamentales et conceptuelles aux ingénieurs pour assurer leur premier succès dans la conception CEM. En fait, une excellente conception CEM exige que les ingénieurs prennent en compte autant d'éléments que possible dans la conception de la carte et les ingénieurs doivent savoir ce qu'ils sont et comment y réagir.

Ressources utiles :
• L'introduction la plus complète des outils automatisés EMI et CEM
• Influence de la disposition des PCB sur les performances CEM des produits électroniques
• Règles de conception du partitionnement des PCB pour l'amélioration de la CEM
• Conception des PCB pour les circuits de radiofréquence et la compatibilité électromagnétique
• Trois considérations de conception garantissant la compatibilité électromagnétique des circuits imprimés pour ordinateur portable
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